JP6360505B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
従来、内燃機関の吸気ポート内周面に、吸気バルブ側へ突出する張出部が形成され、張出部によって、吸気ポート内を流れる吸気の方向を制御して、燃焼室内に強いスワールを発生させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an overhanging part that protrudes toward the intake valve side is formed on the inner peripheral surface of the intake port of the internal combustion engine, and the overhanging part controls the direction of intake air flowing through the intake port to generate a strong swirl in the combustion chamber The technique to make is known (for example, refer patent document 1).
特許文献1では、吸気ポート内の張出部が、バルブシートの内径よりも内側に突出することで通路断面積が小さくなり、圧力損失が増加して燃焼効率の向上が抑制される。
本発明の目的は、通路断面積を変更することなしに燃焼室内に流入するガス流の方向を制御して燃焼効率を向上させることが可能な内燃機関を提供することにある。
In Patent Document 1, the projecting portion in the intake port projects inward from the inner diameter of the valve seat, so that the cross-sectional area of the passage is reduced, pressure loss is increased, and improvement in combustion efficiency is suppressed.
An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of improving the combustion efficiency by controlling the direction of the gas flow flowing into the combustion chamber without changing the passage sectional area.
上述した課題を解決するため、本発明は、シリンダヘッド(14)に燃焼室(30)及びこの燃焼室(30)に通じる吸排気ポート(21a,21b)が形成され、前記吸排気ポート(21a,21b)の前記燃焼室(30)への開口(33j,54j)が吸排気バルブ(63,73)で開閉され、前記吸気ポート(21a)に、前記燃焼室(30)内で吸気のタンブルを発生させるための仕切り板(21h)が設けられ、前記仕切り板(21h)によって前記吸気ポート(21a)内を流れる吸気が上下に区画された上下の吸気通路(35,36)に分流され、前記吸気バルブ(63)が開いている間に前記排気バルブ(73)が開かれて内部EGRが行われる内燃機関において、前記排気ポート(21b)の前記燃焼室(30)側の開口(54j)に、前記排気バルブ(73)の傘部(73b)と当たって前記排気ポート(21b)を閉じるバルブシート(54)が設けられ、前記バルブシート(54)に形成された円筒状の端部内周面(54d)と、前記排気バルブ(73)の傘部(73b)の外周縁(73f)とのクリアランス(CL)が、前記傘部(73b)の周方向で異なり、前記吸気バルブ(63)に近い側の前記クリアランス(CL)を近傍クリアランス(CN)、前記吸気バルブ(63)から遠い側の前記クリアランス(CL)を遠方クリアランス(CF)としたときに、前記近傍クリアランス(CN)よりも前記遠方クリアランス(CF)が大きくされていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cylinder head (14) with a combustion chamber (30) and intake / exhaust ports (21a, 21b) communicating with the combustion chamber (30). , 21b) are opened and closed by intake and exhaust valves (63, 73) to the combustion chamber (30), and the intake port (21a) is tumbled into the combustion chamber (30). A partition plate (21h) for generating the intake air, and the partition plate (21h) divides the intake air flowing through the intake port (21a) into upper and lower intake passages (35, 36), In an internal combustion engine in which the exhaust valve (73) is opened and internal EGR is performed while the intake valve (63) is open, the exhaust port (21b) is opened on the combustion chamber (30) side. 54j) is provided with a valve seat (54) that contacts the umbrella portion (73b) of the exhaust valve (73) and closes the exhaust port (21b), and has a cylindrical end formed on the valve seat (54). inner peripheral surface and (54d), the clearance between the outer edge (73f) of the umbrella portion of the exhaust valve (73) (73b) (CL ), varies in the circumferential direction of the valve head (73b), the intake valve When the clearance (CL) closer to (63) is the near clearance (CN) and the clearance (CL) far from the intake valve (63) is the far clearance (CF), the near clearance (CN) ) than said distal clearance (CF) is characterized that you have been large.
上記構成において、前記クリアランス(CL)は、前記排気バルブ(73)側から前記吸気バルブ(63)側に向かうにつれて次第に小さくなるようにしても良い。 In the above structure, before Symbol clearance (CL) it may also be gradually decreases as the exhaust valve (73) from the side toward the intake valve (63) side.
また、上記構成において、前記吸気バルブ(63)が開いている間に開いた前記排気バルブ(73)の前記傘部(73b)のシール面(73c)と、前記バルブシート(54)のシール面(54c)との最大クリアランスをEGRクリアランス(CE)としたときに、前記近傍クリアランス(CN)よりも前記EGRクリアランス(CE)が大きく、前記EGRクリアランス(CE)よりも前記遠方クリアランス(CF)が大きくても良い。 In the above structure, wherein the valve head of the exhaust valve (73) open while the front Symbol intake valve (63) is open sealing surface (73b) and (73c), said valve seat (54) seal When the maximum clearance with the surface (54c) is EGR clearance (CE), the EGR clearance (CE) is larger than the near clearance (CN), and the far clearance (CF) is larger than the EGR clearance (CE). May be large.
また、上記構成において、前記クリアランス(CL)は、前記端部内周面(54d)の軸線(54f)を、前記排気バルブ(73)の軸線(73e)に対して前記吸排気バルブ(63,73)が並ぶ方向にオフセットさせることで、前記傘部(73b)の周方向で異なるようにされても良い。 In the above structure, before Symbol clearance (CL), said end axis of the inner peripheral surface (54d) to (54f), the intake and exhaust valves (63 relative to the axis (73e) of said exhaust valve (73), 73) may be made to differ in the circumferential direction of the umbrella part (73b) by offsetting in the direction in which they are arranged.
本発明は、排気ポートの燃焼室側の開口に形成された端部内周面と、排気バルブの傘部の外周縁とのクリアランスが、傘部の周方向で異なるので、圧力損失を抑えながら、排気バルブによる内部EGRの際に、吸気のタンブルを促す方向に燃焼室内に流入する排気の流れを形成することが可能になり、燃焼効率を向上させることができる。
また、吸気バルブに近い側のクリアランスを近傍クリアランス、吸気バルブから遠い側のクリアランス(CL)を遠方クリアランスとしたときに、近傍クリアランスよりも遠方クリアランスが大きくされているので、排気ポートの燃焼室側の開口の端部内周面と排気バルブの傘部の外周縁とのクリアランスを吸気バルブに近い側と遠い側とで変えることで、排気バルブによる内部EGRの際に、吸気のタンブルを促すように燃焼室内に流入する排気の流れを形成することができ、燃焼効率を向上させることができる。
In the present invention, the clearance between the inner peripheral surface of the end portion formed in the opening on the combustion chamber side of the exhaust port and the outer peripheral edge of the umbrella portion of the exhaust valve is different in the circumferential direction of the umbrella portion. During internal EGR by the exhaust valve, it is possible to form a flow of exhaust gas that flows into the combustion chamber in a direction that promotes tumble of the intake air, thereby improving combustion efficiency.
Also, when the clearance near the intake valve is the near clearance and the clearance (CL) far from the intake valve is the far clearance, the far clearance is larger than the near clearance. By changing the clearance between the inner peripheral surface of the end of the opening and the outer peripheral edge of the umbrella portion of the exhaust valve between the side close to the intake valve and the side far from the intake valve, the tumble of the intake is promoted during internal EGR by the exhaust valve A flow of exhaust gas flowing into the combustion chamber can be formed, and combustion efficiency can be improved.
また、クリアランスは、排気バルブ側から吸気バルブ側に向かうにつれて次第に小さくなるので、燃焼室側の開口の端部内周面と排気バルブの傘部の外周縁との間の面積が、吸気バルブから遠い側で大きくなり、タンブルを促すように排気を効果的に燃焼室に取り込むことができ、燃焼効率をより一層向上させることができる。 Further, since the clearance gradually decreases from the exhaust valve side toward the intake valve side, the area between the inner peripheral surface of the end of the opening on the combustion chamber side and the outer peripheral edge of the umbrella portion of the exhaust valve is far from the intake valve. Therefore, the exhaust gas can be effectively taken into the combustion chamber so as to promote tumble, and the combustion efficiency can be further improved.
また、排気ポートの燃焼室側の開口に、排気バルブの傘部と当たって排気ポートを閉じるバルブシートが設けられ、吸気バルブが開いている間に開いた排気バルブの傘部のシール面と、バルブシートのシール面との最大クリアランスをEGRクリアランスとしたときに、近傍クリアランスよりもEGRクリアランスが大きく、EGRクリアランスよりも遠方クリアランスが大きいので、遠方クリアランスをEGRクリアランスよりも大きくすることで、所定のEGRクリアランスとなるように排気バルブを開けて、排気ポートから排気を遠方クリアランスとなる隙間を通じて燃焼室内にタンブル流に沿うように流入させることができ、タンブル流形成を補助することができる。また、近傍クリアランスをEGRクリアランスよりも小さくすることで、燃焼室の吸気バルブ側へ排気を流入しにくくしてタンブル流を邪魔しないようにすることができる。 In addition, a valve seat that closes the exhaust port against the umbrella part of the exhaust valve is provided at the opening on the combustion chamber side of the exhaust port, and the sealing surface of the umbrella part of the exhaust valve that is opened while the intake valve is open, When the maximum clearance with the seal surface of the valve seat is the EGR clearance, the EGR clearance is larger than the near clearance and the far clearance is larger than the EGR clearance. By increasing the far clearance above the EGR clearance, a predetermined clearance is obtained. By opening the exhaust valve so as to achieve the EGR clearance, the exhaust can be made to flow along the tumble flow from the exhaust port into the combustion chamber through the gap that becomes the far clearance, thereby assisting the formation of the tumble flow. Further, by making the neighborhood clearance smaller than the EGR clearance, it is possible to make it difficult for exhaust to flow into the intake valve side of the combustion chamber so as not to disturb the tumble flow.
また、端部内周面は、バルブシートに形成され、クリアランスは、端部内周面の軸線を、排気バルブの軸線に対して吸排気バルブが並ぶ方向にオフセットさせることで、傘部の周方向で異なるようにされたので、バルブシートに単純形状の端部内周面を加工するだけで、クリアランスを傘部の周方向で容易に異ならせることができ、コストの低減及び生産性の向上を図ることができる。 The inner peripheral surface of the end is formed in the valve seat, and the clearance is offset in the circumferential direction of the umbrella by offsetting the axis of the inner peripheral surface of the end in the direction in which the intake and exhaust valves are aligned with the axis of the exhaust valve. Since it is made different, the clearance can be easily varied in the circumferential direction of the umbrella by simply processing the inner peripheral surface of the end of the valve seat, thereby reducing the cost and improving the productivity. Can do.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態の内燃機関10を示す断面図である。
内燃機関10は、ピストン11が移動可能に挿入されたシリンダブロック12と、シリンダブロック12にヘッドガスケット13を介して取付けられたシリンダヘッド14と、シリンダヘッド14の上部開口を塞ぐヘッドカバー16とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
The
シリンダブロック12は、外面に複数のフィン12aが設けられ、内側にシリンダ穴12bが開けられている。複数のフィン12aによって、シリンダブロック12からの放熱が促される。シリンダ穴12bにはピストン11が嵌合されている。
シリンダヘッド14は、アルミニウム合金ダイカスト製のシリンダヘッド本体21と、シリンダヘッド本体21に取付けられた動弁機構22とを備える。
シリンダヘッド本体21は、吸排気(吸気と排気)がそれぞれ流れる吸気ポート21a及び排気ポート21bと、吸気ポート21a及び排気ポート21bにそれぞれ開口するように開けられたバルブガイド嵌合穴21c,21dと、燃焼室30の天井を構成する燃焼室天井面21eとが形成されている。
The
The
The
吸気ポート21aは、シリンダヘッド本体21の一側面21fに吸気の入口である吸気開口21gが形成され、燃焼室30に開口する部分に吸気の出口となる吸気バルブシート33が埋め込まれ、吸気開口21gから吸気バルブシート33まで上に凸状に湾曲しながら延びている。吸気バルブシート33の燃焼室30側の開口33jは、吸気ポート21aの出口となる。
In the
また、吸気ポート21aは、その吸気通路を上下に仕切る仕切り壁21hが吸気ポート21aの内面21jの上部21k及び下部21mに略沿うように一体に形成され、仕切り壁21hの上側に上部吸気通路35、下側に下部吸気通路36が形成されている。
シリンダヘッド本体21の一側面21fには、吸気ポート21aに連通するようにスペーサー38を介して吸気管41が接続されている。吸気管41の上流側には、スロットボディ、コネクティングチューブ、エアクリーナ等の吸気装置を構成する部品が接続されている。
In addition, the
An
スペーサー38及び吸気管41にも、それらの内部を上下に仕切る仕切り壁38a,41aがそれぞれ形成され、仕切り壁38a,41aの上側に上部吸気通路43,44、下側に下部吸気通路46,47がそれぞれ形成されている。
上記した上部吸気通路35,43,44は、上部通路51を構成し、下部吸気通路36,46,47は下部通路52を構成する。
The
The
吸気管41の上流側に接続されるスロットルボディには、吸気を上部通路51と下部通路52とに振り分ける吸気振分け弁が設けられている。吸気振分け弁は、内燃機関10の低負荷状態では、上部通路51の入口を閉じ、下部通路52の入口を開けるため、吸気は、下部通路52を通って燃焼室30に至る。このとき、吸気ポート21aの下部吸気通路36から燃焼室30に流入する吸気によって、燃焼室30内にタンブルを発生させることができる。図中の燃焼室30内に示す想像線は、タンブル流を示している。
内燃機関10の中高負荷状態では、上部通路51及び下部通路52の両方の入口を開けるため、吸気は、上部通路51及び下部通路52を通って燃焼室30に至る。
The throttle body connected to the upstream side of the
In the middle and high load state of the
排気ポート21bは、シリンダヘッド本体21の他側面21nに排気の入口である排気開口21pが形成され、燃焼室30に開口する部分に排気の出口となる排気バルブシート54が埋め込まれ、排気開口21pから排気バルブシート54まで上に凸状に湾曲しながら延びている。排気バルブシート54の燃焼室30側の開口54jは、排気ポート21bの出口となる。
バルブガイド嵌合穴21c,21dは、筒状の吸気バルブガイド56及び排気バルブガイド57がそれぞれ嵌合される部分である。
燃焼室天井面21eは、中央が高い略ドーム状の面に形成され、燃焼室天井面21eにはプラグ取付穴が開口し、プラグ取付穴に点火プラグが取付けられる。
In the
The valve guide fitting
The combustion
動弁機構22は、カムシャフト60、吸気ロッカーシャフト61、吸気ロッカーアーム62、吸気バルブ63、吸気バルブスプリング64、排気ロッカーシャフト71、排気ロッカーアーム72、排気バルブ73及び排気バルブスプリング74を備える。
カムシャフト60は、シリンダヘッド本体21に回転可能に支持され、吸気カム60a及び排気カム60bが一体に形成されている。
The
The
吸気ロッカーシャフト61は、カムシャフト60の上方から一側方にオフセットして配置され、シリンダヘッド本体21に支持されている。吸気ロッカーアーム62は、吸気ロッカーシャフト61に揺動可能に支持され、一端部にカムシャフト60の吸気カム60aに当りながら回転するローラー81が設けられ、他端部にアジャストボルト82がねじ結合されている。アジャストボルト82は、ロックナット83で回り止めされている。
The
吸気バルブ63は、吸気バルブガイド56にスライド可能に支持された軸部63aと、軸部63aの下端部に一体に設けられた傘部63bとからなる。軸部63aの上端は、アジャストボルト82に当てられて押し付けられる。傘部63bは、環状で雄テーパー状のバルブシール面が形成され、このバルブシール面が、吸気バルブシート33に形成された環状で雌テーパー状のバルブシートシール面に密着することで、吸気ポート21aの出口となる開口33jが閉じられる。
The
吸気バルブスプリング64は、シリンダヘッド本体21の台座部21qに載せられた下リテーナー85と、吸気バルブ63の軸部63aの先端部に取付けられた上リテーナー86との間に挟まれるように配置されている。吸気バルブスプリング64の弾性力によって、吸気バルブ63の傘部63bが、吸気バルブシート33に押し付けられて密着する。図では、吸気ロッカーアーム62のローラー81が、吸気カム60aの山部に乗り上げているため、吸気ロッカーアーム62が吸気ロッカーシャフト61を中心に反時計回りに揺動し、吸気ロッカーアーム62のアジャストボルト82が吸気バルブ63の軸部63aの上端を押し下げた状態にある。この結果、吸気バルブ63の傘部63bは、吸気バルブシート33から離れ、吸気ポート21aが開いている。
The
排気ロッカーシャフト71は、カムシャフト60の上方から他側方にオフセットして配置され、シリンダヘッド本体21に支持されている。排気ロッカーアーム72は、排気ロッカーシャフト71に揺動可能に支持され、一端部にカムシャフト60の排気カム60bに当りながら回転するローラー81が設けられ、他端部にアジャストボルト82がねじ結合されている。アジャストボルト82は、ロックナット83で回り止めされている。
The
排気バルブ73は、排気バルブガイド57にスライド可能に支持された軸部73aと、軸部73aの下端部に一体に設けられた傘部73bとからなる。軸部73aの上端は、アジャストボルト82に当てられて押し付けられる。傘部73bは、環状で雄テーパー状のバルブシール面が形成され、このバルブシール面が、排気バルブシート54に形成された環状で雌テーパー状のバルブシートシール面に密着することで、排気ポート21bの出口となる開口54jが閉じられる。
The
排気バルブスプリング74は、シリンダヘッド本体21の台座部21rに載せられた下リテーナー85と、排気バルブ73の軸部73aの先端部に取付けられた上リテーナー86との間に挟まれるように配置されている。排気バルブスプリング74の弾性力によって、排気バルブ73の傘部73bが、排気バルブシート54に押し付けられて密着する。
The
図2は、吸気バルブ63及び排気バルブ73が閉じた状態を示す断面図である。
吸気バルブシート33は、円筒状であり、その内周面33aと燃焼室30に臨む端面33bとの角部に、環状で雌テーパー状のシートシール面33cが形成されている。
また、吸気バルブ63は、傘部63bに、吸気バルブシート33のシートシール面33cに密着可能なバルブシール面63cが形成されている。バルブシール面63cは、環状で雄テーパー状の部分である。図では、シートシール面33cとバルブシール面63cとは密着して吸気ポート21aが閉じられた状態にある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the
The
Further, the
排気バルブシート54は、円筒状であり、その内周面54aと燃焼室30に臨む端面54bとの角部に、環状で雌テーパー状のシートシール面54cと、円筒状とされた端部内周面54dとが形成されている。
端部内周面54dは、排気バルブ73の軸線73e(即ち、排気バルブ73の軸部73a及び傘部73bの軸線73e)と同軸である排気バルブシート54の軸線54eに対して、吸気バルブ63から離れる側にオフセットした軸線54fを有する部分である。即ち、軸線54fを中心にして端部内周面54dが、例えば、エンドミル等の切削工具により排気バルブシート54に円筒形に加工されている。端部内周面54dの内径は、排気バルブシート54の内周面54aの内径よりも大きく形成されている。
The
The inner
また、排気バルブ73は、傘部73bに、排気バルブシート54のシートシール面54cに密着可能なバルブシール面73cと、バルブシール面73cに隣接して円柱の外周面形状を有する外周面73fとが形成されている。バルブシール面73cは、環状で雄テーパー状の部分である。図では、シートシール面54cとバルブシール面73cとは密着して排気ポート21bが閉じられた状態にある。排気バルブ73の軸線73eは、傘部73bの外周面73fの軸線でもある。
排気バルブシート54の端部内周面54dと、排気バルブ73の傘部73bの外周面73fとの間のクリアランスをCLとする。本実施形態では、クリアランスCLを、以下で述べるように、排気バルブ73の周方向で異なるようにしている。
端部内周面54dの吸気バルブ63に最も近い部分を、近傍内周面54gとし、端部内周面54dの吸気バルブ63から最も遠い部分を、遠方内周面54hとする。近傍内周面54gと傘部73bの外周面73fとのクリアランスCLを近傍クリアランスCN、遠方内周面54hと傘部73bの外周面73fとのクリアランスCLを遠方クリアランスCFとすると、近傍クリアランスCNよりも遠方クリアランスCFが大きい。近傍内周面54g及び遠方内周面54hは、後述する直線89(図5参照)上に位置する。
Further, the
The clearance between the end inner
A portion of the end inner
図3は、吸気バルブ63及び排気バルブ73の作用を示す断面図である。
吸気バルブ63が開いて、内燃機関10(図1参照)のエアクリーナ等からなる吸気装置から吸気ポート21aを通じて燃焼室30内に吸気を取込む吸気行程では、燃焼室30内から排気ポート21b内に一旦排出された排気を、バルブオーバーラップにより排気バルブ73が開いているときに、あるいは、一端閉じた排気バルブ73がわずかに開いたときに、燃焼室30内に戻す内部EGRが行われる。この内部EGRは、排気バルブ73の「二度開きによるEGR」とも呼ばれる。
この内部EGRにおいて、排気バルブ73と接する排気バルブシートが一般的な円筒形状であると、排気バルブシートと排気バルブ73の傘部74bとの間の隙間から周方向で略均等に排気が燃焼室30内に戻される。従って、吸気バルブ63を開けて燃焼室30内に吸気のタンブルを発生させているときには、吸気バルブ63近傍の燃焼室30に流入した排気の流れがタンブルの形成を邪魔することになる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the operation of the
In the intake stroke in which the
In this internal EGR, if the exhaust valve seat in contact with the
そこで、本実施形態では、図2に示したように、排気バルブシート54の端部内周面54dと、排気バルブ73の傘部73bの外周面73fとの間のクリアランスCLにおいて、吸気バルブ63に最も近い部分の近傍クリアランスCNよりも、吸気バルブ63から最も遠い部分の遠方クリアランスCFを大きくしている。
これによって、図3に示したように、吸気バルブ63を開いたときに、矢印Aで示すように、燃焼室30内に吸気が流入してタンブルが発生するときに、排気ポート21bから戻される排気が、燃焼室30の吸気バルブ63側に流れにくくなり、且つ、矢印Bで示すように、燃焼室30の吸気バルブ63から離れた側に流れやすくなる。この結果、タンブルの発生を邪魔せず、かえって排気の矢印Bに示した方向の戻りによるタンブルの発生を促進させることができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
Thus, as shown in FIG. 3, when the
図4は、図3の要部拡大図であり、排気バルブシート54及び排気バルブ73を示す図である。
内部EGRのために排気バルブ73が最大に開いたとき、排気バルブシート54のシートシール面54cと排気バルブ73のバルブシール面73cとのクリアランスをEGRバルブクリアランスCE(EGRクリアランス)とする。
EGRバルブクリアランスCEは、近傍クリアランスCNよりも大きく、遠方クリアランスCFよりも小さい(CN<CE<CF)。
EGRバルブクリアランスCEは、排気バルブシート54及び排気バルブ73の傘部73bの周方向で同一であるため、吸気バルブ63(図3参照)に近い側では、EGRバルブクリアランスCEよりも近傍クリアランスCNを小さくして、排気ポート21bから燃焼室30内へ戻る排気の戻り量を少なくする。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. 3 and shows the
When the
The EGR valve clearance CE is larger than the near clearance CN and smaller than the far clearance CF (CN <CE <CF).
Since the EGR valve clearance CE is the same in the circumferential direction of the
また、吸気バルブ63から遠い側では、EGRバルブクリアランスCEよりも遠方クリアランスCFを大きくする又は同一にして、排気ポート21bから燃焼室30へ戻る排気の戻り量を確保する。EGRバルブクリアランスCEよりも遠方クリアランスCFを大きくすると、端部内周面54dが傘部73bの外周面73fからより離れる。このため、燃焼室30内に流入する排気の流れを燃焼室30の周壁(シリンダ穴12b(図1参照)の内周面)側へ向けることができ、図1に想像線の矢印で示したように、燃焼室30内に出来たタンブルの流れに沿わせることができる。
Further, on the side far from the
図5は、図3のV矢視図であり、燃焼室天井面21e側を排気バルブ73の軸方向から見た図である。
排気バルブシート54の端部内周面54d、及び排気バルブ73の傘部73bの外周面73fは、それぞれ円形であり、排気バルブシート54(詳しくは、端部内周面54d)の軸線54fと、排気バルブ73(詳しくは、傘部73bの外周面73f)の軸線73eとは、吸気バルブ63と排気バルブ73とが並ぶ方向にオフセットしている。このため、端部内周面54dと外周面73fとのクリアランスCLは、吸気バルブ63に近い側から遠い側に向かうにつれて次第に大きくなる。
即ち、端部内周面54dと外周面73fとの間の隙間の面積が、吸気バルブ63に近い側から遠い側に向かうにつれて次第に大きくなる(図中の端部内周面54dと外周面73fとの間の隙間には、複数のドットを描いている。)。
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow V in FIG. 3, and is a view of the combustion
The inner
That is, the area of the gap between the end inner
従って、端部内周面54dと外周面73fとのクリアランスCLを、吸気バルブ63から遠い側で部分的に大きくするのに比べて、端部内周面54dと外周面73fとの間の排気が戻る通路の面積を大きくすることができ、戻る排気の流量を確保しやすくすることができる。なお、図中の符号21wは点火プラグが取付けられるプラグ取付穴である。
上記した吸気バルブ63と排気バルブ73とが並ぶ方向とは、カムシャフト60(図1参照)に直交する方向で、且つ排気バルブシート54の軸線54e及び排気バルブ73の軸線73eに直交する方向である。例えば、吸気バルブ63が2個、排気バルブ73が1個、あるいは吸気バルブ63及び排気バルブ73がそれぞれ複数個であっても吸気バルブ63と排気バルブ73とが並ぶ方向は上記と同一である。
なお、符号89は排気バルブシート54の軸線54e及び排気バルブ73の軸線73eを通り、カムシャフト60に直交する直線であり、この直線89上に軸線54fが位置する。また、黒丸で示した近傍内周面54g及び遠方内周面54hも、直線89上に位置する。
Therefore, the exhaust between the end inner
The direction in which the
以上の図1及び図2に示したように、シリンダヘッド14に燃焼室30及びこの燃焼室30に通じる吸排気ポート21a,21bが形成され、吸排気ポート21a,21bの燃焼室30への開口33j,54jが吸排気バルブ63,73で開閉され、吸気ポート21aに、燃焼室30内で吸気のタンブルを発生させるための仕切り壁21hが設けられ、仕切り壁21hによって吸気ポート21a内を流れる吸気が上下に区画された上下の吸気通路としての上部吸気通路35及び下部吸気通路36に分流され、吸気バルブ63が開いている間に排気バルブ73が開かれて内部EGRが行われる内燃機関10において、排気ポート21bの燃焼室30側の開口54jに形成された端部内周面54dと、排気バルブ73の傘部73bの外周縁としての外周面73fとのクリアランスCLが、排気バルブ73の傘部73bの周方向で異なる。
この構成によれば、排気ポート21b内の圧力損失を抑えながら、排気バルブ73による内部EGRの際に、燃焼室30内に、吸気のタンブルを促す方向に流入する排気の流れを形成することが可能になり、燃焼効率を向上させることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
According to this configuration, while suppressing the pressure loss in the
また、吸気バルブ63に近い側のクリアランスCLを近傍クリアランスCN、吸気バルブ63から遠い側のクリアランスCLを遠方クリアランスCFとしたときに、近傍クリアランスCNよりも遠方クリアランスCFが大きくされているので、排気ポート21bの燃焼室30側の開口54jの端部内周面54dと排気バルブ73の傘部73bの外周面73fとのクリアランスを吸気バルブ63に近い側と遠い側とで変えることで、排気バルブ73による内部EGRの際に、吸気のタンブルを促すように燃焼室30内に流入する排気の流れを形成することができ、燃焼効率を向上させることができる。
Further, when the clearance CL closer to the
また、図5に示したように、上記クリアランスCLは、排気バルブ73側から吸気バルブ63側に向かうにつれて次第に小さくなるので、燃焼室30側の開口54jの端部内周面54dと排気バルブ73の傘部73bの外周面73fとの間の面積が、吸気バルブ63から遠い側で大きくなり、タンブルを促すように排気を効果的に燃焼室30に取り込むことができ、燃焼効率をより一層向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the clearance CL gradually decreases from the
また、図4に示したように、排気ポート21bの燃焼室30側の開口54jに、排気バルブ73の傘部73bと当たって排気ポート21bを閉じるバルブシートとしての排気バルブシート54が設けられ、吸気バルブ63が開いている間に開いた排気バルブ73の傘部73bのシール面としてのバルブシール面73cと、排気バルブシート54のシール面としてのシートシール面54cとの間の最大クリアランスをEGRバルブクリアランス(EGRクリアランス)CEとしたときに、近傍クリアランスCNよりもEGRバルブクリアランスCEが大きく、EGRバルブクリアランスCEよりも遠方クリアランスCFが大きいので、遠方クリアランスCFをEGRバルブクリアランスCEよりも大きくすることで、所定のEGRバルブクリアランスとなるように排気バルブ73を開けて、排気ポート21bから排気を遠方クリアランスCFとなる隙間を通じて燃焼室30内にタンブル流に沿うように流入させることができる。また、近傍クリアランスCNをEGRバルブクリアランスCEよりも小さくすることで、燃焼室30の吸気バルブ63側へ排気を流入しにくくしてタンブル流を邪魔しないようにすることができる。
Further, as shown in FIG. 4, an
また、図2及び図5に示したように、端部内周面54dは、バルブシートとしての排気バルブシート54に形成され、クリアランスCLは、端部内周面54dの軸線54fを、排気バルブ73の軸線73eに対して吸排気バルブ63,73が並ぶ方向(詳しくは、吸気バルブ63から離れる方向)にオフセットさせることで、傘部73bの周方向で異なるようにされたので、排気バルブシート54に単純な円形状の端部内周面54dを加工するだけで、クリアランスCLを傘部73bの周方向で容易に異ならせることができ、内燃機関10(図1参照)のコストの低減及び生産性の向上を図ることができる。
2 and 5, the end inner
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
本発明の内燃機関10は、例えば、自動二輪車、自動二輪車以外の鞍乗り型車両、自動車に搭載される内燃機関、車両以外の産業機械に搭載される内燃機関にも適用可能である。
The above-described embodiment is merely an aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the gist of the present invention.
The
10 内燃機関
14 シリンダヘッド
21a 吸気ポート
21b 排気ポート
21h 仕切り壁
30 燃焼室
33j 開口
35 上部吸気通路(吸気通路)
36 下部吸気通路(吸気通路)
54 排気バルブシート(バルブシート)
54c シートシール面(シール面)
54d 端部内周面
54f 端部内周面の軸線
54j 開口
63 吸気バルブ
73 排気バルブ
73b 傘部
73c バルブシール面(シール面)
73e 排気バルブの軸線
73f 外周面(外周縁)
CE EGRバルブクリアランス(EGRクリアランス)
CF 遠方クリアランス
CL クリアランス
CN 近傍クリアランス
DESCRIPTION OF
36 Lower intake passage (intake passage)
54 Exhaust valve seat (valve seat)
54c Seat seal surface (seal surface)
54d End inner
73e
CE EGR valve clearance (EGR clearance)
CF Distance clearance CL clearance CN Near clearance
Claims (4)
前記排気ポート(21b)の前記燃焼室(30)側の開口(54j)に、前記排気バルブ(73)の傘部(73b)と当たって前記排気ポート(21b)を閉じるバルブシート(54)が設けられ、
前記バルブシート(54)に形成された円筒状の端部内周面(54d)と、前記排気バルブ(73)の傘部(73b)の外周縁(73f)とのクリアランス(CL)が、前記傘部(73b)の周方向で異なり、
前記吸気バルブ(63)に近い側の前記クリアランス(CL)を近傍クリアランス(CN)、前記吸気バルブ(63)から遠い側の前記クリアランス(CL)を遠方クリアランス(CF)としたときに、前記近傍クリアランス(CN)よりも前記遠方クリアランス(CF)が大きくされていることを特徴とする内燃機関。 The cylinder head (14) is formed with a combustion chamber (30) and intake / exhaust ports (21a, 21b) communicating with the combustion chamber (30), and the intake / exhaust ports (21a, 21b) are connected to the combustion chamber (30). Openings (33j, 54j) are opened and closed by intake and exhaust valves (63, 73), and a partition plate (21h) for generating tumble of intake air in the combustion chamber (30) is provided at the intake port (21a). The partition plate (21h) divides the intake air flowing through the intake port (21a) into upper and lower intake passages (35, 36) that are vertically divided, and the intake valve (63) is open. In the internal combustion engine in which the exhaust valve (73) is opened and internal EGR is performed,
A valve seat (54) that closes the exhaust port (21b) by hitting the umbrella portion (73b) of the exhaust valve (73) against the opening (54j) of the exhaust port (21b) on the combustion chamber (30) side. Provided,
The clearance (CL) between the cylindrical inner peripheral surface (54d) formed on the valve seat (54) and the outer peripheral edge (73f) of the umbrella part (73b) of the exhaust valve (73) is the umbrella. Unlike in the circumferential direction of the parts (73b),
When the clearance (CL) on the side close to the intake valve (63) is the proximity clearance (CN) and the clearance (CL) on the side far from the intake valve (63) is the far clearance (CF), the vicinity internal combustion agencies clearance (CN) said distal clearance than (CF) is characterized that you have been large.
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